Ротор центробежного смесителя непрерывного действия

 

Изобретение относите к смесителям сыпучих материалов и позволяет повысить качество готового продукта. Смешиваемые компоненты непрерывным потоком через центральную часть отверстия 2 поступают во внутреннее пространство непрерывно вращающейся с помощью вала 3 чаши 1. Выполнение внутренней поверхности чаши в виде вогнутой криволинейной поверхности вращения и выполнение полости чаши в верхней части уменьшающегося поперечного сечения создают по всему центробежному полю ротора различные по своему смесительному i воздействию на смешиваемый материал зоны интенсивной турбулентности и рециркуляции с большим разнообразием скоростей и траекторий движения частиц сыпучего материала. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) ц)) 4 В 01 F 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3763571/3 1 -26 (22) 29.05. 84 (46) 07.01.87. Бюл. У 1 (71) Киевский технологический институт легкой промышленности (72) A.Í.Áóðìèñòåíêîâ, Т.Я.Белая и В.А.Слижевский (53) 66.063(088.8) (56) Макаров. Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. M.: Машиностроение, 1973, с. 134-)35.

,(54) РОТОР ЦЕНТРОБЕЖНОГО СМЕСИТЕЛЯ

НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ (57) Изобретение относится к смесителям сыпучих материалов и позволяет повысить качество готового продукта.

Смешиваемые компоненты непрерывным потоком через центральную часть отверстия 2 поступают во внутреннее пространство непрерывно вращающейся с помощью вала 3 чаши 1. Выполнение внутренней поверхности чаши в виде вогнутой криволинейной поверхности вращения и выполнение полости чаши в верхней части уменьшающегосяпоперечного сечения создают по всему центробежному полю ротора различные по своемусмесительному воздействию на смешиваемый материал soны интенсивной турбулентности и рециркуляции с большим разнообразием скоростей и траекторий движения частиц сыпучего материала. 4 ил.

1281290 пендикулярно ей до известной поверхности, сначала увеличивается по мере увеличения текущей координаты в направлении вертикальной оси вращения ротора, проходит через свое максимальное значение, а затем уменьшается до определенного предельного минимального значения, определяющего высоту внутренней поверхности ротора

h, например, сферической формы по формуле

Радиус-вектор, образующий внутреннюю поверхность, проведенный от вертикальной оси вращения ротора и перV =id 11 57R 7 + 2R Z. — Z — f(Z — R ) 2R Z. — Z ° — fR are sin(--- — 1), (2)

7 2 2 . 21

Э С 1 I 1 с Rc

I 2 где Ы вЂ” угловая скорость вращения 35 N m g cos (+ ш tJ R si c(, (3) ротора, с где m — масса i-й частицы сыпучего к с — радиус сферы м; мат ериала, к г, f — коэффициент трения;

g — ускорение свободного падеЕ; — текущая координата в направлении вертикальной оси вра- 40 ния м/с2

У Э щения ротора, м.

А — угол наклона касательной к внутренней поверхности роЗависимость относительной скоростора в текущей точке, град.; ти частицы V сыпучего материала от (д — угловая скорость вращения текущей координаты Z. в направлении

-1. ,ротора, с вертикальной оси вращения ротора,  — радиус от оси вращения до например сферической формы при ее г внутренней поверхности родвижении по внутренней поверхности тора, м. ротора показано на фиг.3, кривые

IV (коэффициент трения принят f=0,5, Зависимость нормальной реакции кривая Т при Кс = 0,1 м, = 10 с " > >O внутренней поверхности ротора И от кривая II npu Кс = o 1 м < = 15 с i текущей координаты Z; в направлении

1 кривая III npu R = 0,15 м, И = 10 с "; вертикальной оси вращения ротора при кривая IV при К = 0,15 м, (d = 15 с ") . движении частицы единичной массы по

Величина нормальной реакции по- поверхности, например сферической, верхности N, возникающая от давлния показана на фиг.4, кривые I.-IU (кричастиц сыпучего материала, движуще- вая Е прик =0,1м, И= 10 с гося по внутренней поверхности рото- кривая II при К = 0,1 м, И = 15 с ра, определяется по формуле кривая III при Р = 0,15 м, ld =

Изобретение относится к технике смешения порошкообразных и гранулированных сыпучих материалов и может быть использовано в легкой, химической и других отраслях народного хозяйства.

Целью изобретения является повышение качества готового продукта.

На фиг. 1 изображен ротор, продольный разрез; на фиг.2- то же, вид сверху; на фиг.3 — зависимость относительной скорости U движения частиц сыпучего материала по внутренней поверхности ротора от текущей координаты Z на фиг.4 — зависимость величины нормальной реакции внутренней поверхности ротора N от текущей координаты Z, Ротор центробежного смесителя непрерывного действия содержит вращающуюся относительно вертикальной оси полую чашу 1 с выходным отверстием 2, установленную на валу 3.

Внутренняя поверхность чаши выполнена в форме вогнутой криволинейной поверхности вращения, при этом поперечное сечение полости чаши в верхней части выполнено уменьшающимся. где R — радиус сферы;

r — минимальное значение радиусмин вектора в верхней части внут. ренней поверхности ротора.

Предельное значение минимальной величины радиус-вектора в верхней части ротора зависит от значений относительных скоростей частиц сыпучего материала и нормальной реакции поверхности, которые влияют на турбулентность и рециркуляцию сыпучего материала во внутреннем пространстве ротора.

Величина относительной скорости частицы V сыпучего материала при движении ее по внутренней поверхности ротора, например сферической, определяется по формуле

1281290 — 10 с; кривая IU npu R = О, 15 м, (d= 15 с ").

Величина радиус-вектора r j проведенного от вертикальной оси вращения ротора и перпендикулярно ей до известной поверхности, например сферической, определяется по формуле (4) где R — радиус сферы;

Z — текущая координата в направ 1 ленин вертикальной оси вращения ротора.

Выполнение внутренней поверхности чаши в виде вогнутой криволинейной 15 поверхности вращения, например сферической, и выполнение полости чаши в верхней части уменьшающегося поперечного сечения создает по всему центробежному полю ротора различные 20 по своему смесительному воздействию на смешиваемый материал зоны интенсивной турбулентности и рециркуляции с большим разнообразием скоростей и траекторий движения частиц сыпучего материала, что способствует достижению поставленной цели (фиг.3,4, кривые I-IV).

Ротор центробежного смесителя непрерывного действия работает следующим образом.

Сыпучие смешиваемые компоненты непрерывным потоком через центральную часть отверстия 2 поступают во внутреннее пространство непрерывно 35 вращающейся с помощью вала 3 чаши 1.

Перемешивание в чаше происходит в результате движения сыпучих материалов по ее внутренней поверхности с предлагаемой формой внутренней по- 40 верхности под действием центробежных сил инерции I, определяемых по

П11 формуле тн m1 ыR„1 (5) где m . — масса i-й частицы сыпучей

1 среды, кг; с> — угловая скорость вращения

-1 ротора, с

R ° — радиус от оси вращения рото-50

1 ра до i-й частицы сыпучей среды, м.

Скорости относительного движения частиц сыпучего материала во время движения его по внутренней поверх- 55 ности ротора с указанной формой внутренней поверхности и величина нормальной реакции поверхности возрастают до некоторых предельных отно. сительных скоростей и величины нормальной реакции поверхности (фиг.3,4, кривые I-IV), а затем убывают до значений, определяемых величиной центробежных сил инерции. Скорости движения параллельных слрев сыпучего материала, движущихся под действием центробежньгх сил инерции по внутренней поверхности чаши, различны вследствие разных радиусов, определяющих силы инерции, действующие на частицы сыпучего материала, что приводит к уменьшению относительной скорости частиц матери- . ала и величины нормальной реакции поверхности в верхней части внутренней поверхности вращающегося ротора по мере приближения параллельных слоев сыпучего материала к оси его вращения. Вследствие этого, скорости относительного движения частиц в параллельных слоях сыпучего материала различны, а у отдельных частиц относительная скорость движения или ве— личина нормальной реакции поверхности падает до нуля (фиг.4, кривые I

IV), что приводит к перемещению частиц этой части сыпучей среды под действием силы тяжести вниз на дно ротора по движущемуся вверх слою частиц той же сыпучей среды. Опустившиеся на дно ротора частицы сыпучего материала снова начинают движение вверх под действием центробежных сил инерции по внутренней поверхности ротора, что приводит к интенсивной рециркуляции сыпучего материала в центробежном поле ротора.

В результате того, что переносное движение ротора является вращательным, возникают кориолисовы силы инерции I ° действующие на частицы сыи пучего материала и определяемые по формуле л с»;

Q — угловая скрость вращения ротора, с

V — относительная скорость движения i-й частицы сьптучего материала по внутренней поверхности вращающегося ротора, м/с.

Вследствие того, что на частицы сыпучего материала действуют центробежные и кориолисовы силы инерции траектории частиц сыпучего материала, 5 1281 движущегося по внутренней поверхности чаши, в относительном движении имеют форму спиралей, направленных в противоположную сторону вращения чаши, что способствует выходу части сыпучего .материала из центробежного поля podopa so внешнее пространство (фиг.2).

Наличие описанного эффекта при движении частиц сыпучего материала в центробежном поле ротора приводит к 10 тому, что предлагаемая форма внутренней поверхности ротора, например сферическая, интенсифицирует процесс смешения путем возрастания турбулентности движения и степени рециркуля- 15 ции частиц сыпучего материала во внутреннем пространстве ротора эа счет укаэанного выполнения. В случае, когда радиус-вектор, проведенный от рси вращения ротора и перпендикуляр- 20 но ей до внутренней поверхности конуса, как в известном устройстве, по мере увеличения текущей координаты s направлении вертикальной оси вращения ротора только увеличивается и доходит до своего максимального значения лишь на краю внутренней поверхности ротора, как следствие, происходит постоянное увеличение относительной скорости частиц и нор- 30

290 Ь мальнбй реакции поверхности (фиг.З и 4, кривые I VI) кривая V при радиусе в нижней части усеченного конуса направленного вершиной вниз R„

0,1 м, (d = 10 с ; кривая VI npu

Р„ = О, 1 м, И = 15 с " что не приводит к наличию описанного эффекта движения частиц сыпучего материала в центробежном поле ротора, Проведенные экспериментальные исследования показали, что предлагаемое выполнение ротора позволяет уменьшить коэффициент неоднородности смеси по сравйению с известным выполнением (в виде конуса), т.е. повысить качество готового продукта.

Формула изобретения

Ротор центробежного смесителя непрерывного действия, содержащий вращающуюся относительно вертикальной оси чашу, отличающийся тем, что, с целью повышения качества готового продукта, внутренняя поверхность чаши выполнена в форме вогнутой криволинейной поверхности вращения, при этом поперечное сечение полости чаши в верхней части выполнено уменьшаюЩимся, Ðèã. 2

К rr/с

Jd

ue gz nzy р, Фиа 4

Составитель Н.Федорова

Редактор А. Ворович Техред. М.Ходаиич Корректор М.Демчик

Заказ 7182/6 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óêãoðoä, ул.Проектная, 4